Для повышения уровня автоматизации процесса внутреннего шлифования современные станки снабжают механизмами, управляющими процессом шлифования по результатам измерения: размера обрабатываемого отверстия, положения режущей поверхности шлифовального круга или одновременно размера детали и положения режущих кромок круга.
В качестве измерительного прибора при контроле размеров обрабатываемых отверстий часто используют двухконтактные измерительные скобы.
Скоба пневматического прибора БВ-4026 представлена на рис. 2.8. Скоба состоит из двух измерительных наконечников 13, которые закреплены в державках 4, установленных в треугольных пазах губок 3 и 5,
Для предварительной настройки на размер губки 3 и 5 перемещают по зубчатым рейкам 8 и 18 с помощью зубчатых колес 6 и стопорят винтами 7. Губки установлены на подвижных каретках / и 2, подвешенных на пластинчатых пружинах 12 к основанию 17. Для окончательной настройки скобы на контролируемый
|
Рис. 2.8. Конструкция измерительной скобы прибора БВ-4026 |
размер на каретке 1 крепят измерительное сопло 9, к которому подводят сжатый воздух по шлангу 15, и винт 10, прилегающий к соплу своим торцом. Винт 10 стопорят клеммным зажимом 11 после настройки на размер. Измерительное усилие создают пружинами 14 и 16. Конструкция скобы обеспечивает высокую точность измерения внутренних размеров отверстий при шлифовании.
Прибор БВ-4197 предназначен для контроля отверстий деталей, обрабатываемых на специальных
внутришлифовальных станках. Размер отверстия измеряют в одном сечении на расстоянии 5—20 мм от торца обрабатываемой детали. Прибор в процессе обработки выдает четыре команды: включение режима чернового шлифования, вывод круга на правку, включение чистового выхаживания, прекращение обработки и отвод круга от детали.
|
Рис. 2.9. Принципиальная схема прибора БВ-4І97 |
В комплект прибора входят герметизированная двухконтактная измерительная скоба с индуктивным преобразователем, пневматический блок арретирова — ния и модернизированный отсчетно-командный прибор модели БВ-6119. Схема измерительного устройства показана на рис. 2.9.
Измерительное устройство включает в себя два рычага, размещенных во внутренней полости скобы и подвешенных на крестообразных шарнирах 4. На этих же шарнирах с внешней стороны скобы устанавливают с помощью зажимов измерительные рычаги с алмазными наконечниками, контактирующими с контролируемой поверхностью детали 5. На верхнем внутреннем рычаге размещен дифференциальный индуктивный преобразователь /, с которого сигнал, пропорциональный величине зазора между торцом преобразователя и ферритовой пластиной-якорем 13, поступает в отсчетно-командное устройство. Пружины 3 создают усилие прижима наконечником 5 к контролируемой поверхности детали.
Пневматический блок обеспечивается воздухом через кран 9 и служит для подготовки и управления потоком воздуха. Он состоит из фильтра-влагоотдели- теля 8 (модели В-4133М), регулятора давления 7 с манометром 10, двух реле давления 6 и 11, электро — пневматического клапана 12. Клапан работает от схемы управления станка. Реле давления 11 прекращает цикл обработки при падении давления воздуха ниже заданного значения. Реле давления 6 блокирует механизм поворота скобы и не позволяет осуществить вывод (ввод) скобы из контролируемого отверстия до тех пор, пока давление воздуха в механизме арретирования не достигнет заданного значения, т. е. пока наконечники скобы не будут сведены. Схема включения клапана 12 построена таким образом, что если его катушки обесточены, воздух приходит в механизм арретирования 2 и наконечники оказываются сведенными.
Измерительная скоба показана на рис. 2.10. Все ее механизмы смонтированы на плите 15. Для уменьшения влияния температурных деформаций на результаты измерений плита 15 изготовлена из сплава с малым коэффициентом линейного расширения.
К основанию 5 на крестообразных плоских пружинах 17 подвешены рычаги 4 и 21, связанные через оси 7, 18 и винты 6 с наружными рычагами 8. Последние несут измерительные наконечники 9 с алмазными вставками. На рычаге 4 закреплены катушки 1 и магнитопровод индуктивного преобразователя. Для установки начального зазора между магнитопроводом катушки и якорем индуктивного преобразователя на рычаге 21 размещен регулировочный винт-шестерня 2, находящийся в зацеплении с червяком 3, на валу которого выполнен специальный шестигранник для ключа настройки. В винт-шестерню вмонтирована ферритовая пластина, служащая якорем индуктивного
|
Рис. 2.10. Измерительная скоба |
преобразователя. Измерительное усилие на каждом рычаге создают пружины 20 и 22.
Правильное положение наконечники получают при подаче сжатого воздуха в полость мембранной коробки через штуцер 16. Изготовленные из специальной прорезиненной ткани мембраны 13 связаны с толкателями 11, которые через упорные винты 10 перемещают рычаги 4 и 21. Размер перемещений наконечников устанавливают при регулировке винтов 10, которые фиксируются в рычагах в настроенном положении с помощью стопорных винтов. В исходное положение мембраны возвращаются под действием пружин 12.
Механизм скобы закрыт алюминиевым кожухом, на месте контакта кожуха с плитой 15 установлено резиновое уплотнение 14. Выход осей 7 и 18 из корпуса герметизирован резиновыми манжетами. Отверстие в кожухе для ключа настройки закрыто крышкой с резиновым уплотнением. В полости скобы предусмотрено дренажное отверстие, выведенное через штуцер 19. Все электрические выводы герметизированы. Катушки преобразователя и места пайки кабеля к выводам катушки залиты слоем эпоксидной смолы, что исключает выход из строя преобразователя при разгерметизации скобы. Управление измерительной
скобой осуществляют с помощью прибора БВ-6119 (рис. 2.11). На задней панели блока расположены тумблер 1 включения системы выдачи команд, переключатель 4 включения режима следящей подачи, потенциометр 2 установки уровня срабатывания адаптивной команды, потенциометр 3 установки необходимого значения коэффициента усиления по скорости.
При подготовке прибора БВ-4197 к первоначальной установке на станок необходимо произвести проверку подводящего механизма. Скобу следует располагать таким образом, чтобы ее измерительные наконечники находились в диаметральной плоскости контролируемой детали, а ширина следа от измерительных наконечников не превышала 0,5 мм.
По схеме соединений подключают электрические цепи прибора к схеме управления станка. Каждой команде соответствуют замыкающие контакты, выведенные на разъем через замыкающие блокировочные контакты реле времени.
Для настройки скобы на заданный размер на жесткие опоры станка помещают образец, размер которого должен соответствовать середине поля допуска. Ослабив винты 6 (см. рис. 2.10), устанавливают рычаги 8 на размер, несколько меньший размера образца. Кулачки должны быть в положении «Настройка», упоры 23 измерительных рычагов — опираться на цилиндрическую часть кулачка 24. Поворотом переключателя, расположенного на пульте управления станка, подводящее устройство поворачивают и вводят скобу на позицию измерения. Вращая потенциометр смешения нуля, стрелку прибора ставят на нуль. Поворотом
измерительных рычагов 8 вводят измерительные наконечники в контакт с контролируемой поверхностью детали и винтами 6 их фиксируют. Затем кулачок 24 устанавливают в положение «Измерение», опорные винты 23 вынимают из контакта с цилиндрической частью и располагают напротив кулачка 24;
|
Рис. 2.11. Отсчетно-ксшаняный прибор БВ-6119 |
измерительные наконечники находятся в контакте с деталью. Если смещение стрелки прибора после поворота кулачка не превышает +20 мкм, открывают крышку и настроечным винтом регулируют положение якоря относительно преобразователя, наблюдая за стрелкой прибора, которую необходимо установить в диапазоне ±10 делений относительно нуля шкалы. Точную установку на нулевое деление осуществляют потенциометром смещения нуля.
Включают подачу СОЖ и осуществляют вращение детали. Арретируют наконечники скобы 10—15 раз (тумблер арретирования находится на пульте управления станка), при этом смещение показаний не должно превышать 0,001 мм. Настройка соответствующих потенциометров обеспечивает установку уровней срабатывания окончательной и предварительной команд.
Закрепив деталь, оператор нажимает кнопку «Пуск». Начинается автоматический цикл работы станка. Подводящее устройство поворачивается, наконечники скобы входят в контролируемое отверстие, срабатывает путевой выключатель станка и пиноль шлифовальной бабки перемещается из исходного в рабочее положение, при достижении которого включается механизм подачи. В режиме начальной форсированной подачи круг врезается в поверхность детали,
при наборе определенной мощности шлифования срабатывает реле максимального тока, происходит переключение на черновую подачу.
Срабатывание первой предварительной команды выключения черновой подачи и начала этапа чернового выхаживания происходит при достижении заданного для черновой обработки размера детали. Во время выхаживания снимаются натяги в системе СПИД, уменьшаются дефекты формы обрабатываемой поверхности. После срабатывания второй предварительной команды шлифовальную бабку отводят от изделия и правят шлифовальный круг. При правке снимают поверхностный, деформированный за период чернового шлифования слой материала круга, восстанавливают его режущие свойства и прямолинейность образующей.
После правки начинают чистовой этап шлифования. При достижении заданного под чистовое шлифование размера срабатывает третья предварительная команда, по которой прекращается чистовая подача и начинается выхаживание, продолжающееся до момента выдачи окончательной четвертой команды,
По команде на прекращение обработки происходит быстрый отход круга от детали и пиноль возвращается в исходное положение. В момент отвода путевой выключатель срабатывает, по его команде снимается напряжение с электропневматического клапана, воздух подается в мембранный механизм арре — тирования и происходит арретирование наконечников. Когда давление в линии связи между клапаном и механизмом арретирования достигает заданного значения, срабатывает реле давления и выдает команду на вывод измерительного устройства из отверстия обрабатываемой детали. Подводящее устройство разворачивается и освобождает зону разгрузки-загрузки детали. После смены детали никл обработки повторяется.
Для контроля малых диаметров контактные приборы помещают внутри шпинделя бабки изделия.
Измерительная система БВ-4188 предназначена для активного контроля посадочных отверстий внутренних колец приборных ПОДШИПНИКОВ.
С помощью отсчетно-командного электронного устройства БВ-6119-06 измерительная система выдает в схему управления станка три команды для перехода на чистовое шлифование, на выхаживание и прекращение обработки при достижении заданного размера
отверстия. Кинематическая схема измерительной системы БВ-4188 показана на рис. 2.12. Механизм перемещения измерительной головки 14 устанавливают на бабке изделия шлифовального станка так, чтобы измерительные рычаги 20, 21, оснащенные алмазными наконечниками, через полый шпиндель 11 бабки изделия вошли в обрабатываемое отверстие детали 18. Благодаря кинематической связи со шлифовальной бабкой, осуществляемой с помощью толкателя 12, механизм перемещения, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника, обеспечивает возвратно-поступательные движения измерительной головки синхронно с осциллирующими движениями абразивного круга. Силовое замыкание со шлифовальной бабкой обеспечивает пружина растяжения 3.
Измерительная головка 14 содержит два автономных измерительных узла одинаковой конструкции. Оба узла снабжены дифференциальными индуктивными преобразователями ПА и ПВ плунжерного типа. Ферритовые якори 13 и 15, установленные на концах измерительных рычагов, взаимодействуют с катушками индуктивности. При погружении якорей внутрь катушек изменяется их индуктивное сопротивление. Следствием этого является изменение выходных сигналов преобразователей как функции линейных перемещений якорей.
Измерительное усилие, не превышающее 1 Н, создают пружины растяжения 22 и 23. Для исключения вредного воздействия вибрации, обусловленной прерывистым характером измерений, головка оснащена гидравлическими демпферами 16 и 17, кинематически связанными с измерительными рычагами. Каждый демпфер представляет собой закрытый диафрагмой гидроцилиндр. Поршневой шток гидроцнлнндра, выведенный через центральное отверстие в диафрагме, прикреплен к измерительному рычагу. Полости по обе стороны поршня заполнены полиметилсилоксановой демпфирующей жидкостью таким образом, чтобы не было газовых пузырьков. Из одной полости в другую жидкость перетекает через кольцевой зазор между поршнем и цилиндром. Усилие демпфера препятствует вибрации подвижных частей измерительной цепи.
Исходное положение измерительной головки обеспечивается нагнетанием масла из гидросистемы станка в правую полость гидроцнлнндра 2. После закреп-
|
Рис. 2.12. Кинематическая схема измерительной |
Ления заготовки 18 в магнитном патроне шпинделя 11 осуществляется подвод шлифовальной бабки к обрабатываемой детали. В момент, предшествующий снятию припуска, гидросистема станка реверсирует потоки масла так, что левая полость гидроцилиндра 2 сообщается с напорной магистралью, а правая —со сливом. Благодаря этому под действием пружины 3 каретка 5 с измерительной головкой 14 плавно движется в сторону обрабатываемой заготовки. В начале движения бесконтактный переключатель 9 подает сигнал, благодаря которому включаются цепи выдачи команд в схему управления станка. Рабочий ход ограничивается толкателем 12, имеющим кинематическую связь со шлифовальной бабкой 19. Толкатель сообщает измерительной головке осциллирующие движения синхронно с перемещениями шлифовальной бабки. Измерительные наконечники вводятся в обрабатываемое отверстие вместе с абразивным кругом.
В конце рабочего хода, когда измерительные наконечники входят в соприкосновение с обрабатываемой поверхностью, упор 7 разъединяет угловой рычаг 8 с ножкой переключателя 4, замыкая его электрический контакт. Благодаря этому обеспечивается включение электронной системы, а выходные сигналы индуктивных преобразователей, пропорциональные размеру отверстия, поступают к отсчетно-командному устройству 10. Отрыв измерительных наконечников от контролируемой поверхности в момент удара о торец кольца исключается гидравлическими демпферами 16 и 17.
При обратном ходе, прежде чем измерительные наконечники выйдут за пределы обрабатываемой поверхности, угловой рычаг 8 усилием пружины 6 поворачивается против часовой стрелки. При этом размыканием электроконтакта переключателя 4 прерывается цикл измерения и одновременно включаются цепи электронной памяти о размере контролируемого отверстия. По мере снятия припуска стрелка показывающего прибора совершает дискретные перемещения на припуск, снимаемый за каждый двойной ход круга.
При достижении заранее установленных размеров отверстия сигналы преобразователей, усиленные электронной системой, вырабатывают предварительные команды для переключения механизма подач станка на чистовой режим шлифования и на выхаживание. При достижении заданного размера отверстия формируется окончательная команда для ускоренного
отвода измерительной головки и шлифовальной бабки в исходное положение. После снятия обработанной детали и закрепления в патроне очередной заготовки рабочий цикл повторяется.
В случае необходимости правки абразивного круга внутри цикла шлифовальная бабка отводится вправо, а измерительные наконечники под действием пружины 3 входят в контролируемое кольцо. Для исключения повреждения измерительной головки служит упор /, ограничивающий ход каретки 5. Первоначальную настройку измерительной головки на заданный размер производят вне станка с помощью специального приспособления. Окончательную настройку осуществляют на станке по кольцу, размер которого соответствует середине поля допуска.
|
Рис. 2.13. Устройство для активного контроля отверстий с помощью двух калибров-пробок |
Измерительная система БВ-4188 обеспечивает обработку колец подшипников с отверстиями от 5 до 15 мм. Наименьшее время контакта измерительных наконечников с контролируемой поверхностью составляет 0,02 с.
Калибры-пробки получили большое распространение в массовом и крупносерийном производстве. Схема такого устройства показана на рис. 2.13. Два калибра — пробки 2 и 3 жестко соединены друг с другом и расположены позади обрабатываемой детали 1 со стороны, противоположной шлифовальному кругу. Передний калибр 2 предназначен для контроля в процессе чернового шлифования. Его диаметр на 0,01 мм меньше, чем диаметр второго (чистового) калибра 3. Диаметр калибра 3 соответствует окончательному размеру отверстия детали 1. Оба калибра закреплены на правом конце длинного штока 5, который перемещается внутри полого шпинделя 4 и вращается вместе с ним. Левый конец штока установлен на шарикоподшипниках в кронштейне 6. Когда станок не работает, калибры отводят влево при помощи гидравлического цилиндра 7.
В начале чернового шлифования правый калибр автоматически подводится к обрабатываемой детали 1. Поскольку обрабатываемое отверстие в это время еще слишком мало, то калибр зайти в него не может и упирается в торец детали 1. Когда шлифовальный круг входит в отверстие детали /, калибры отводятся от пего с помощью штока калибров. Отвод штока 5 и закрепленных на нем калибров осуществляется с помощью упора 12, установленного на бабке шлифовального круга, который смещает влево стержень 8, соединенный с кронштейном 6, с ним вместе и шток калибров. При перемещении бабки шлифовального круга вправо калибры тоже перемещаются вправо под действием пружины 9. Возвратно-поступательное движение калибров повторяется до тех пор, пока отверстие не будет прошлифовано настолько, что правый калибр сможет войти в него. При этом винт 13 нажимает на контактный стержень 10, который замыкает электрический контакт К1, подающий сигнал для переключения станка на чистовое шлифование. Одновременно включается механизм для автоматической правки шлифовального круга. При достижении окончательного размера отверстия в него заходит второй калибр. При этом винт 14 нажимает на контактный стержень И, который замыкает электрический контакт К2, осуществляющий автоматическое выключение процесса шлифования. Цикл работы описанного устройства показан на рис. 2.14.
Достоинство этого устройства — относительно простая конструкция его механической и электрической схем. Недостатком активного контроля с помощью калибров является возможность его применения только для сквозных цилиндрических отверстий. Большой проблемой является изнашивание калибров. Эффективнее всего можно бороться с изнашиванием калибров путем использования пневматической пробки.
Универсальный бесконтактный пневматический прибор, представленный на рис. 2.15, разработан во
|
Рис. 2.14. Цикл работы устройства с двумя калибрами-пробками: |
/ — установка и закрепление заготовки; //— начало чернового шлифования; Ш — черновое шлифование; IV— конец чернового шлифования; V — вывод шлифовального круга для правки; V/ — правка шлифовального круга; VII — начало чистового шлифования; VIII — конец чистового шлифования; IX — отвод шлифовального круга в радиальном направлении; X — вывод круга и калибров, освобождение зажима, съем детали
ВНИИизмерения на базе пневмоиндуктивного преобразователя. Прибор состоит из пневматической пробки 8, пневмоиндуктивного преобразователя 1, индуктивного отсчетно-командного устройства 6 и путевого выключателя 7 и механизма перемещения 2. Пневматическая пробка 8 расположена в шпинделе изделия со стороны, противоположной шлифовальному кругу. Пробки могут применяться для контроля отверстий различного диаметра.
Пневмоиндуктивный преобразователь 1 соединен с устройством БВ-6119, который фиксирует выходной сигнал. Блок памяти управляется командой путевого
выключателя 7, срабатывающего в — момент вхождения пробки в отверстие.
Пневматическая система прибора питается сжатым воздухом под постоянным рабочим давлением через входные сопла 9 и 10. От сопла 9 воздух поступает к измерительным соплам пробки 8 и попадает в зазор между ними и поверхностью контролируемого отверстия. Для повышения быстродействия прибора снижают чувствительность пневматической системы.
Пневматическая пробка периодически входит в обрабатываемое отверстие при каждом двойном ходе круга. Когда пробка находится в отверстии, измерительное давление в мембранной коробке 3 повышается, якорь 4 перемещается вверх и с преобразователя 5 в отсчетное устройство 6 поступает сигнал напряжения, соответствующий размеру отверстия. Этот сигнал фиксируется в блоке памяти, когда пробка выходит из отверстия и давление в мембранной коробке падает.
По мере удаления припуска прибор выдает управляющие команды для изменения режимов обработки и на окончание шлифования. Прибор обладает высоким быстродействием и может работать при 100—150 двойных ходах в минуту.
При активном контроле конических отверстий измерительные наконечники должны быть расположены в плоскости, находящейся на определенном расстоя-
нии а относительно базового торца детали. Если плоскость измерения находится на заданном расстоянии а от задней торцовой поверхности детали, прилегающей к упорам зажимного патрона (рис. 2.16,а), то можно применять любой из одно-, двух — или трехконтактных измерительных приборов. Но если плоскость измерения расположена на определенном расстоянии а от передней торцовой поверхности обрабатываемой детали, то для активного контроля можно применять
только такие приборы, которые имеют дополнительный торцовый наконечник или упор, соприкасающийся с передней торцовой поверхностью обрабатываемой детали.
На рис. 2.16,6 показана принципиальная схема поворачивающегося двухконтактного измерительного прибора, на корпусе которого в качестве третьего наконечника прикреплен упор. Независимо от колебания ширины b детали измерение диаметра конического отверстия осуществляют на заданном расстоянии от торцовой плоскости.
На рис. 2.17 представлены возможные схемы установки приборов активного контроля на внутрншли — фовальных станках.
Схема, по которой скоба закреплена на бабке изделия, показана на рис. 2.17, о. Особенности этой схемы следующие:
отсутствует взаимное перемещение скобы относительно деталей (контроль производят по линии);
положение скобы фиксируется относительно детали в течение всего цикла обработки, измерительные наконечники контактируют с обрабатываемым отверстием, проводя непрерывное измерение;
форма губок должна быть такой, чтобы при шлифовании круг мог проходить, не задевая их; необходим механизм. подвода и отвода скобы; погрешность установки скобы зависит в основном от направляющих и механизма подвода и отвода скобы.
Другой способ закрепления скобы — внутри полого шпинделя изделия — изображен на рис. 2.17,6. Основным достоинством данной схемы является освобождение рабочей зоны от скобы. К недостаткам следует отнести трудности наладки скобы на размер, возможность контроля только сквозных отверстий, относительную сложность устройства, связывающего скобу со шлифовальной бабкой.
Скоба может быть закреплена на продольном столе шлифовальной бабки (рис. 2.17, в). Для этой схемы характерно:
1) выбор схемы измерения зависит от типа внутришлифовального станка;
2) на станках, где бабка изделия имеет попе-
речную подачу, необходимо использовать «плавающие» скобы для обеспечения постоянства их радиального положения в момент измерения;
3) на станках, где шлифовальная бабка имеет поперечную подачу, целесообразнее применять двухконтактную схему;
4) отсутствует механизм подвода-отвода скобы;
5) максимальные удобства при настройке скобы на размер или при замене детали;
6) универсальность, т. е. возможность контроля при врезном и продольном шлифовании сквозных и глухих отверстий;
7) эта схема дает возможность проводить контроль по линии или по всей поверхности заготовки;
8) положение измерительного устройства фиксируется относительно шлифовального круга, а при продольном шлифовании оно совершает вместе со шлифовальным кругом возвратно-поступательное движение, производя при этом измерение с частотой, равной числу двойных ходов шлифовальной бабки;
9) при врезном шлифовании измерительные наконечники должны быть расположены в зоне шлифовального круга, а при продольном шлифовании — последовательно за кругом; при этом конструкция губок упрощается, а диаметр шлифовального круга не приходится уменьшать.
Скоба может быть также закреплена непосредственно на шпинделе шлифовального круга (рис. 2.17,а). Эта схема аналогична предыдущей, но имеет некоторые отличия; 1) конструкция скобы проще; 2) скоба должна быть «плавающей» для обеспечения взаимного поперечного перемещения детали и скобы. Это скоба отличается простотой конструкции.
При активном контроле на внутришлифовальных станках наибольшую точность обеспечивают двухконтактные приборы, измерительные наконечники которых постоянно находятся в обрабатываемом отверстии. При периодических измерениях во время каждого двойного хода шлифовального круга возникают дополнительные динамические погрешности. Одна составляющая динамической погрешности возникает вследствие того, что измерение производят каждый раз после съема припуска за двойной ход. И если в процессе обработки при очередном измерении размер отверстия еще немного меньше заданного, например на 0,1 мкм.
то за следующий ход круга может быть снят припуск больше необходимого, например 0,5 мкм, и возникает погрешность, равная в данном случае 0,4 мкм. Таким образом, для уменьшения этой погрешности следует снижать скорость съема припуска в конце обработки. Другая составляющая динамической погрешности связана с инерционностью прибора и небольшим временем, отводимым на измерение при каждом ходе. Если за время измерения выходной сигнал прибора не успевает достигнуть установившегося значения, соответствующего размеру отверстия, появляется динамическая погрешность, выражающаяся в отставании показаний прибора от изменений размера обрабатываемого отверстия. Эта погрешность уменьшается в конце цикла шлифования по мере снижения скорости съема припуска.